План-конспект урока : «Окислительно-восстановительные реакции в быту и природе.»9класс

Тема урока : «Окислительно­восстановительные реакции в быту и природе.» Обучающие цели:   закрепить понятия “степень окисления”, процессы “окисления”,  “восстановления”; закрепить навыки в составлении уравнений окислительно­ восстановительных реакций методом электронного баланса;  научить прогнозировать  продукты окислительно­восстановительных реакций.  Развивающая цель:  продолжить развитие логического мышления, умений наблюдать,  анализировать и сравнивать; находить причинно­следственные связи; делать выводы; работать с алгоритмами; формировать интерес к предмету.  Воспитательная цель:  формировать научное мировоззрение учащихся; совершенствовать  трудовые навыки; научить слушать учителя и своих одноклассников; быть внимательным к  себе и окружающим; оценивать себя и других; вести беседу. Оборудование: Таблицы:  периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева,  таблица растворимости; дидактический материал, набор реактивов для опытов. Реактивы: р­ ры BaCl2 , H2SO4 ,FeCl3 , KCNS ,CaCO3 ,  HCl  ,CuCl2 , NaOH, порошок (NH4) 2Cr2O7 , Мg Сухое горючее,  таблетки глюконата кальция (С12Н22СaO14), спиртовка, держатель для  пробирок, спички Планируемые результаты обучения Обучающиеся должны знать\понимать: ∙  основные продукты окислительно­восстановительных процессов; ∙  ОВ процессы в живой природе; уметь: ∙  предсказывать течение ОВР; ∙  определять окислитель и восстановитель в уравнениях химических реакций; ∙  использовать различные способы составления ОВР; ∙  проводить химические реакции между окислителями и восстановителями в различных  средах; ∙  решать комбинированные задачи; ∙  распознавать окислительно­восстановительные процессы в живой природе; ∙  обрабатывать информацию графически. использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и  повседневной жизни для: ∙  понимания проблем, стоящих перед человечеством: экологических, энергетических и  сырьевых; ∙  объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту ,природе и на  производстве; ∙  экологически грамотного поведения в окружающей среде; ∙  безопасной работы с веществами в лаборатории, быту и на производстве; ∙  определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и  оценки их последствий; ∙  критической оценки достоверности химической информации, поступающей из различных  Методы: словесно­наглядно­практические: рассказ, беседа, самостоятельная работа  учащихся, химический эксперимент, раздаточный материал. Средства обучения: карточки­задания, демонстрация опытов, презентация; Форма урока: комбинированный ,урок изучения нового материала. Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая. Результаты изучения:  1. личностные результаты ­ целеустремлённость, гуманизм, готовность к осознанному  выбору дальнейшей образовательной траектории, умение управлять своей  познавательной деятельностью; 2. метапредметные результаты – формулирование гипотез, обобщение, выявление  причинно­следственных связей, умение генерировать идеи; 3. предметные результаты – давать определение изученным понятиям (окислитель,  восстановитель, химическое уравнение, окислительно­восстановительная реакция),  описывать демонстрационные эксперименты, используя для этого естественный  (русский, родной) язык и язык химии, делать выводы и умозаключения из наблюдений,  изученных химических закономерностей, структурировать изученный материал. Ход урока:  1.Организационный момент.           2. Подведение к новой теме.    Проделаем опыты : 1.Ученики сами проделывают опыты и записывают уравнения реакций, с указанием степеней  окисления: 1. BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 ↓   +2 HCl 2. FeCl3 + 3KCNS → Fe(CNS) 3 3. CaCO3+ 2 HCl   4. CuCl2 + 2 NaOH →Cu(OH)2   + 2NaCl  → CaCl2 +  CO2 ↓ ↓   +3 KCl ↑ +  H2O 2. Демонстрация опытов учителем и тоже записываем уравнения реакций, с указанием  степеней окисления:        1.Мg + 2 HCl          2.(NH4) 2Cr2O7 → Cr2O3+  N2 + 4H2O        3.(С6Н11О7)2Са+ O2 10С + СаО  ↑ + 11H2O  → MgCl2 +  H2 + 2CO2 ↑ → 2  →  Na→ 2SO3  Постановка проблемных вопросов: 1.Уравнения проделанных реакций  на доске  записали  в два столбика, подумайте ,по какому  принципу они записаны так? Укажите окислительно­ восстановительные реакции: 1) CaCO3 →CaO + CO2  2) 2HgО  2Hg + O 3) Na2O + SO2  4) P2O5  +  3H2O   →   2H3РO4                                   5) C  +  O2    →   CO2  ↑                                              6) BaCl2 + MgSO4   →   BaSO4 7) Zn  +  2HCl   →  ZnCl2  +  H2 8) 3Mg  +  N2  +  Mg3N2                                            9) Al(NO3)3  +  3HCl   →   AlCl3  +   3HNO3 10) Fe  +  CuSO4   →  FeSO4  + Cu                              ↓   + MgCl2  ↑                                Работа в группах над проблемным вопросом: Как по уравнению можно определить  окислительно­ восстановительную реакцию? Возможные ответы: ­По изменению степени окисления у отдельных элементов. ­По наличию хотя бы одного простого вещества. ­По типу химической реакции. Вывод: Окислительно ­ восстановительную реакцию можно определить по изменению  степени окисления у отдельных элементов, по наличию простого вещества и по типу  химической реакции.  Опрос:        1. Что такое окислительно­восстановительные реакции?  2. Как называется: а) процесс отдачи электронов, б) процесс присоединения электронов? Как изменяются степени окисления атомов в этих процессах? 3.   Как   называются   частицы   (атомы,   молекулы,   ионы),   которые:   а)   отдают   электроны,   б) присоединяют электроны? 4.   Какие   вещества   могут   выступать   в   роли:   а)   только   окислителей,   б)   только восстановителей?   Какие   вещества   могут   проявлять   окислительно­восстановительную двойственность? Приведите примеры. 5.   Приведите   формулы   и   названия:   а)   важнейших   веществ­окислителей,   б)   важнейших веществ­восстановителей. 6. Классификация окислительно­восстановительных реакций.                                                  3.Объяснение новой темы. Запишем тему нашего урока: «Окислительно­восстановительные реакции в быту и  природе.»                                                                                                                                                                               «Кто­то теряет, а кто­то находит…» Что мы должны узнать на уроке?  Тест  1) Чему равна низшая степень окисления серы?  а) –6; б) –4; в) –2; г) 0; д) +6. 2) Чему равна степень окисления фосфора в соединении Mg3P2?  а) +3; б) +5; в) 0; г) –2; д) –3. 3) Какие элементы имеют постоянную степень окисления +1?  а) Водород; б) литий; в) медь;  4) Чему равна высшая степень окисления марганца?  а) –1; б) 0; в) +7; г) +4; д) +6. 5) Чему равна степень окисления хлора в соединении Са(СlO)2?  а) +2; б) +1; в) 0; г) –1; д) –2. 6) Какие из следующих веществ могут являться только окислителями?  а) NH3; б) Br2; в) KClO3; г) Fe; д) HNO3. 7)  Какие из перечисленных ниже веществ могут быть только восстановителями? Возможно  несколько вариантов ответа.  а) Н2S; б) KMnO4; в) SO2; г) NH3; д) Na. Ответы. 1 – в; 2 – д; 3 – б, ; 4 – в; 5 – б; 6 – д; 7 –– а, г, д.  Алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно­ восстановительных реакций методом электронного баланса. (проговаривают ученики) 1. Запишите схему реакции (формулы исходных веществ и продуктов реакции). 2. Определите и сравните степени окисления элементов до и после реакции. 3. Подчеркните знаки элементов, степень окисления которых изменилась.  4. Определите окислитель и восстановитель.  5. Расставьте коэффициенты перед формулами восстановителя и окислителя методом  электронного баланса. 6. Подберите коэффициенты в правую часть схемы реакции. 7. Устно проверьте правильность составленного уравнения  Значение окислительно­восстановительных реакций  Окислительно­восстановительные реакции сопровождают многие процессы, осуществляемые  в промышленности и в различных сферах быта: горение газа в газовой плите, приготовление  пищи, стирка, чистка предметов, изготовление обуви, парфюмерии, фейерверки,   отбеливание,  дезинфекция, обеззараживание воды, горение, сжигание, дыхание, фотосинтез,  получение Ме и Не, производство NH3, HNO3, H2SO4, пластмасс.     Зажигаем ли мы спичку, горят ли в небе причудливые фейерверки – все это окислительно­ восстановительные процессы.  Для целей отбеливания и дезинфекции пользуются окислительными свойствами таких  наиболее известных средств, как пероксид водорода, перманганат калия, хлор и хлорная, или  белильная, известь.  Если требуется окислить с поверхности изделия какое­либо легко разрушающееся вещество,  применяют пероксид водорода. Он служит для отбеливания шелка, перьев, меха. С его  помощью также реставрируют старинные картины. Ввиду безвредности для организма  пероксид водорода применяют в пищевой отрасли промышленности для отбеливания  шоколада, рубцов и оболочек в производстве сосисок.  Дезинфицирующее действие перманганата калия тоже основано на его окислительных  свойствах.  Хлор как сильный окислитель используют для стерилизации чистой воды и обеззараживания  сточных вод. Хлор разрушает многие краски, на чем основано его применение при белении  бумаги и тканей. Хлорная, или белильная, известь – это один из самых распространенных  окислителей как в быту, так и в производственных масштабах.  В природе окислительно­восстановительные реакции чрезвычайно распространены. Они  играют большую роль в биохимических процессах: дыхании, обмене веществ, нервной  деятельности человека и животных. Проявление различных жизненных функций организма  связано с затратой энергии, которую наш организм получает из пищи в результате  окислительно­восстановительных реакций.  В природе и технике чрезвычайно распространены окислительно­восстановительные реакции  (ОВР). С ними связаны природные процессы обмена веществ, брожения, фотосинтеза,  круговорота веществ в природе. Эти реакции можно наблюдать при сгорании топлива, в  процессах коррозии металлов, при электролизе и выплавке металлов. С их помощью получают щелочи, кислоты и многие другие ценные химические вещества. Окислительно­ восстановительные реакции лежат в основе преобразования химической энергии в  электрическую в гальваническихи топливных элементах. Таким образом, ОВР составляют  основу жизни на Земле.  Важнейшие отрасли современной промышленности основаны на использовании процессов  окисления­восстановления. Приведем примеры лишь некоторых промышленных производств,  связанных с использованием этих процессов. Прежде всего, следует указать производство серной кислоты, которая является важным  продуктом основной химической промышленности. Производство серной кислоты состоит из трех стадий:     4FeS2+1102=2Fe203+ 8S02     2S02+02 = 2S03               S03+H20 →H2S04+Q Процесс получения азотной кислоты можно разбить на три стадии, каждая из которых  является окислительно­восстановительной реакцией:  4NH3+502=4NO+6H20 2NO+02=2N02 4N02+2H20+O2=4HN03 Окислительно­восстановительные процессы являются основой и ряда производств  органической химии. В промышленных условиях путем сжигания углеводородов (природных газов, метана,  ацетилена, скипидара и др.) при ограниченном доступе воздуха или путем их термического  разложения получают сажу. Она применяется как наполнитель в производстве резины, для  изготовления черных красок и кремов для обуви. При окислении метана, содержащегося в природных газах или образующегося при коксовании каменных углей и переработке нефти, получают формальдегид СН20 и метанол СНзОН.  Современный способ получения метанола— каталитический синтез из оксида углерода (II) и  водорода: СО+2Н2 = СН3ОН Трудно переоценить значение металлов для народного хозяйства, а получение металлов из руд также основано на окислительно­восстановительных реакциях. В практике часто применяют восстановление металлов из их соединений другими металлами.  В качестве восстановителей применяют алюминий, магний, кальций, натрий, а также кремний. Металлотермией получают те металлы (и их сплавы), которые при восстановлении их оксидов углем образуют карбиды. Это марганец, хром, титан, молибден, вольфрам и др. Иногда металлы из их оксидов восстанавливают водородом: Мо03+ЗН2=Мо+ЗН20               W03+3H2=W+3H20 Гидрометаллургия охватывает способы получения металлов из растворов их солей. При этом  металл, входящий в состав руды, сначала переводят в раствор с помощью подходящих  реагентов, а затем извлекают его из этого раствора. Например, при обработке разбавленной  серной кислотой медной руды, содержащей оксид меди, медь переходит в раствор в виде  сульфата: CuO+H2S04 = CuS04+H20 Затем медь извлекают из раствора либо электролизом, либо вытеснением с помощью железа: CuS04 + Fe = Cu + FeS04 Современная металлургия получает более 75 металлов и многочисленные сплавы на их  основе. ­ лесные пожары                 С0 + О0 2   →   С+4О­2 2 ­ фотосинтез  6С+4О­2 2  +  6Н+ 2О­2    →   С0 6Н+ 12О­2 6 + 6О0 2 ­ коррозия металлов 4Fe0 +  6Н+ 2О­2   +  3О0 2    →   4Fe+3(OH)­ 3  ­ аккумуляторы     Zn0  +  H+ 2S+6O­2 4   →   Zn+2S+6О4  +H2 0 ↑    ­для дыхания С0 6Н+ 12О­2 6    + 6О0 2   →   6С+4О­2 2 +  6Н+ 2О­2  + 2875кДж ­ извержение вулкана  S  + O2   →   SO2 ­для получения  кислорода   2K+Cl+5O­2                                                   ­ без  катализатора    4KCl+5O3   → 600C  KCI­  +  3K+Cl+7O­2 4  ­  3   → 250C MnO2   2K+Cl­  +  3О0 2 ­хлорная известь (хлорка)  CaCl (ClO) – хлорид – гипохлорит кальция 2  +  Ca(OH)2   → OC Ca+2Cl­(Cl+O­2)­  +  H2O Cl0                                                                                      ­ в качестве отбеливателя  3Na+Cl+O­2     →   Na+Cl+5O­2 3  +  2Na+Cl­                                                                                                                 ­взрывчатые вещества    2K+Cl+5O­2 3  + 3S0   → 2K+Cl­  +  3S+4О­2 2     ↑  +  2K+O­2H+ 2О­2   →  I0 2 ↑ 2     +  O0 3    +  Н+ ­качественная реакция на озон  2K+I­  +  О0                                                             ­ отбеливание бумаги, шерсти и шелка S+4O­2                                                                                                           SO2­ убивает бактерии, окуривают овощехранилище, используют при консервировании. C0  + 2H2S+6O4                                                                  ­ получение спирта брожением из глюкозы  С0 →   C+4O2  +  2S+4O2  +  2Н2О 2S­2   →   3S0  +  2Н2О 6   →   2С­4 5О­2Н+   +   2С+4О2 2  +  2H+ 6Н+ 12О­2 2Н+                                         →     2 NH3   ­ получение аммиака NH3           N2  +   3H2       На доске  и на местах ученики на выбор решают уравнения ОВР  Рефлексия    Этап закрепления знаний (завершается тестом).  выполнить тест по вариантам Окислительно­восстановительные реакции Вариант 1  Часть   А     Выберите один правильный вариант ответа 1.Степень окисления фосфора в соединении Mg3P2: а) +3     б) +2        в) ­2      г) ­3 2. Укажите вещество, в котором атом углерод имеет наибольшую степень окисления: а) CCl4    б) CH4     в) CHCl3     г) HCOOH 3. Степень окисления атома азота в ионе аммония NH4 а) – 3    б) – 4   в) +3         г)  + 4 4.   Элемент   проявляет     в   соединениях   максимальную   степень   окисления   +5.   Какую электронную конфигурацию валентных электронов может иметь этот элемента в основном состоянии: а) 2p5         б) 2s22p3          в) 3s23p5        г) 4s23d3   5. Схема, отражающая процесс окисления: а) S0   → S+6           г) S+6   → S­2           б) S+6   → S+4           в) S+4  → S­2 +: Часть  В 6. Коэффициент перед формулой восстановителя  в уравнении реакции, схема которой   P + KClO3   → KCl + P2O5 ________ ( запишите цифру) 7.   Составьте   уравнение   реакции   растворения   алюминия   в   разбавленной   азотной   кислоте. Продукт восстановления азотной кислоты – нитрат аммония. Часть  С Подберите коэффициенты методом электронного баланса. Окислительно­восстановительные  реакции Вариант 2 Часть  АВыберите один правильный вариант ответа 1.Степень окисления хлора в соединении Ca(ClO)2: а) +1   б) +2    в) ­2    г) ­1 2. Укажите вещество, в котором атом азота имеет наименьшую степень окисления: а) NaNO2      б) N2O3      в) N2O5        г) Na3N 3. Степень окисления атома серы  в сульфит­ионе  SО3 а) – 2       б) +2     в) +4       г)  +6 4. Элемент  проявляет   в соединениях низшую степень окисления ­1. Какую электронную конфигурацию валентных электронов может иметь этот элемента в основном состоянии: а) 2s1     б) 2s22p1      в) 3s23p5          г) 4s13d5   5. Схема, отражающая процесс восстановления: а) N­3   → N+4            г) N­3   → N+2  → N0         б) N+3   → N+5        в) N+5  2­ 6. Коэффициент перед формулой окислителя в уравнении реакции, схема которой  P + HNO3 + H2O  → NO + H3PO4 _________ (запишите цифру). Часть В Часть С 7. Составьте уравнение реакции взаимодействия иодида натрия с концентрированной серной  кислотой. Продукт восстановления серной кислоты – сероводород. Подберите коэффициенты методом электронного баланса  Подведение итогов. Выставляются оценки за урок и дается домашнее задание:  Уравнять уравнения методом электронного баланса: KClO3  +  H2SO4     →   ClO2  +  KClO4    +  KHSO4  + H2O SO2  +  KMnO4  +  H2O   →    MnSO4  +  K2SO4  +  H2SO4     ↓   +   KOH  NH3   +  KMnO4  +  H2O   → t  N2  +    MnO2  С6Н12О6    +   KMnO4   +  H2SO4     →   CO2 ↑    +  MnSO4  +  K2SO4  + H2O